化学能与电能第一课时

2020年上学期长沙市第十一中学高一化学第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能学习目标1能举例说明化学能转化为电能的实例，并了解其应用；2理解原电池的概念；3初步了解原电池工作原理及构成条件2020年上学期长沙市第十一中学高一化学一、一次能源和二次能源【联想】电能是当今社会应用最广泛的二次能源。基础认知2020年上学期长沙市第十一中学高一化学二、化学能转化为电能1化学能间接转化为电能——火力发电：1过程：化学能_____机械能电能2关键：燃烧氧化还原反应是使化学能转换为电能的关键。热能基础认知2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2化学能直接转化为电能——原电池：1实验探究基础认知2020年上学期长沙市第十一中学高一化学装置实验现象实验结论①铜片上_______铜与稀硫酸_______②锌片上_______锌与稀硫酸_____③铜片上_______，锌片_____，电流表指针_____该装置将_______转化为_____无气泡不反应有气泡反应有气泡溶解偏转化学能电能基础认知2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2原电池。①定义：将化学能转变为_____的装置。②工作原理以铜-锌-稀硫酸原电池为例：电能电极材料电极名称电子转移电极反应式反应类型锌负极_____________________________铜正极_____________________________总电极离子反应式__________________失电子n-2e-====n2氧化反应得电子2H2e-====H2↑还原反应n2H====n2H2↑【联想】原电池反应的本质是一个自发的氧化还原反应。基础认知2020年上学期长沙市第十一中学高一化学1能源可分为一次能源和二次能源。据此判断，下列叙述正确的是A天然气是二次能源 B石油是二次能源C电能是一次能源 D水力是一次能源自我小测2下列各装置中，不能构成原电池的是烧杯中所盛液体都是稀硫酸2020年上学期长沙市第十一中学高一化学3原电池产生电流的本质原因是A原电池中溶液能电离出自由移动的离子B有两根导线将两个活泼性不同的电极连接C电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子D电极上进行的氧化还原反应中会有电子的转移4下列装置中，都伴随有能量变化，其中是由化学能转变为电能的是自我小测2020年上学期长沙市第十一中学高一化学6如图所示，把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸中构成原电池。下列叙述正确的是2NaOH2H2O====2NaAlO23H2↑设计成原电池，负极材料应该是A碳棒 B铝C氢氧化钠 D铁A电流从铜片经导线流向锌片B该装置将电能转变为化学能C一段时间后，铜片质量减轻D锌片发生还原反应自我小测2020年上学期长沙市第十一中学高一化学7如图所示装置，铜片上发生的反应为22e-====n 2e-====H2↑-====n2 22e-====Cu自我小测2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2【解析】选D。原电池的形成条件是有活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行氧化还原反应。对图示各个装置进行观察，发现只有D由于不能形成闭合回路，因此不能形成原电池。1【解析】选D。天燃气、石油是一次能源，电能是二次能源，故A、B、C错误；水力是一次能源，D正确。4【解析】选D。A项，该装置是电能转化为化学能，错误；B项，该装置是机械能转化为电能，错误；C项，该装置是太阳能转化为电能，错误；D项，干电池是原电池，把化学能转化为电能，正确。3【解析】选D。原电池工作时，负极发生氧化反应，发生反应的物质失去电子，电子经外电路流向正极，正极发生还原反应，发生反应的物质得到电子，所以在外电路中就形成了由正极流向负极的电流。可见在两电极之间发生电子的转移才是原电池产生电流的本质原因。自我小测2020年上学期长沙市第十一中学高一化学6【解析】选A。n能够与稀硫酸反应，所以能构成原电池，化学能转化为电能，锌易失电子发生氧化反应而作负极，铜作正极，氢离子在Cu电极上得电子生成氢气，Cu质量不变，电流从正极Cu沿导线流向负极n，故选A。7【解析】选B。根据图示可知该装置构成了原电池，由于金属活动性：n>Cu，所以n是负极，发生氧化反应，失去电子，Cu是正极，H在正极上得到电子，发生还原反应，电极反应式是2H2e-====H2↑。自我小测2020年上学期长沙市第十一中学高一化学5【解析】选B。负极上发生的是氧化反应，故把2Al2NaOH2H2O====2NaAlO23H2↑设计成原电池时，负极材料是Al，选项B符合题意。一、原电池的构成条件及正负极的判断方法思考探究：根据已具备的氧化还原反应知识和电学知识，利用提供的实验用品，设计一套电池装置。用品：铜片、锌片、导线、金属夹、手电筒用小灯泡或发光二极管、硫酸铜溶液、500mL烧杯。核心突破1构成原电池的条件有哪些？2原电池的两极分别发生什么反应？3如何确定原电池的正、负极？2020年上学期长沙市第十一中学高一化学【总结归纳】1原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”：1两极——两种活泼性不同的金属或一种为能导电的非金属。2一液——电解质溶液。3一线——形成闭合回路。4一反应——能自发进行的氧化还原反应。2原电池工作原理：1装置示意图：核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2工作原理以铜、锌、稀硫酸原电池为例知识要点实例电极构成负极：还原性相对较强的金属正极：还原性相对较弱的金属或导电非金属锌板——负极铜板——正极电极反应负极：失去电子，氧化反应正极：得到电子，还原反应负极：Zn-2e-==Zn2+正极：2H++2e-==H2电子流向、电流方向外电路：电子由负极流向正极，电流方向相反；内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极外电路：电子由锌板经导线流向铜板内电路：移向锌板(负极)；Zn2+移向铜板(正极)核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学知识要点实例电极反应式与总反应式的关系两个电极反应式相加，即得总反应式负极：Zn-2e-==Zn2+正极：2H++2e-==H2总反应式：Zn+2H+==Zn2++H2核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学3原电池正负极的判断方法：核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学【易错提醒】1构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。2两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。3在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下，其中描述合理的是题组过关实验后的记录：①n为正极，Cu为负极。②H向负极移动。③电子流动方向：从n经外电路流向Cu。④Cu极上有H2产生。⑤n极上发生氧化反应。⑥正极的电极反应式为n-2e-====n2A①②③B③④⑤C④⑤⑥D②③④2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2某小组为研究原电池原理，设计如图装置。下列叙述正确的是不连接时，铁片上会有H2产生用导线连接时，铁片上发生的反应为Cu22e-====Cu用导线连接时，电子由a流向b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色题组过关2020年上学期长沙市第十一中学高一化学3如图将锌片和铜片用导线连接后放入稀硫酸中，发生原电池反应，下列叙述错误的是A.溶液的pH增大B.溶液中的Zn2+浓度增大C.溶液中的浓度增大D.溶液的密度增大题组过关2020年上学期长沙市第十一中学高一化学1【解题指南】解答本题要注意以下两点：1该原电池中，相对活泼的金属作负极，发生氧化反应。2原电池外电路电子由负极流向正极、内电路阳离子移向正极。【解析】选B。在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，发生氧化反应；Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向铜片，负极反应为Zn-2e-====Zn2+，正极反应为2H++2e-====H2↑，在溶液中H+向正极移动，

向负极移动。【延伸探究】1该电池中电流的方向，是从________电极填材料名称，下同经外电路流向________电极。提示：铜锌。电流的方向和电子移动的方向相反。2该电池中，每有1mol电子流过导线，负极减少________g，正极产生________molH2。提示：32505。根据负极电极反应n-2e-====n2，故每转移1mol电子时，n溶解05mol，质量为325g。正极反应为2H2e-====H2↑，故每转移1mol电子时，产生H205mol。题组过关2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2【解题指南】解答本题要注意以下两点：1该装置中，a和b连接形成原电池。2明确该装置中发生的化学反应。【解析】选D。A项，a和b不连接时，铁和Cu2发生置换反应而析出铜，没有氢气生成，错误；B项，a和b用导线连接时构成原电池，铁是负极，铁片上发生氧化反应：Fe-2e-====Fe2，错误；C项，Fe比铜活泼，形成原电池反应时Fe为负极，则电子由b流向a，错误；D项，无论a和b是否连接，铁片均会溶解，都生成亚铁离子，溶液由蓝色变为浅绿色，D正确。3.【解析】选C。原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线流向正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。锌的金属性强于铜，锌是负极，失去电子。铜是正极，溶液中的氢离子在正极获得电子放出氢气。A项氢离子浓度降低，溶液的pH增大，正确；B项锌不断溶解，溶液中的Zn2+浓度增大，正确；C项由于在反应过程中溶液中没有参加反应，所以溶液中c()不变，错误；D项硫酸锌溶液的密度大于硫酸，则随着反应的进行，溶液的密度增大，正确。题组过关2020年上学期长沙市第十一中学高一化学二、原电池原理的应用1加快氧化还原反应的速率：1原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。2实例：实验室用n和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2比较金属活泼性强弱：1原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。2实例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生。由原电池原理可知，金属活动性A>B。核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学3设计原电池：1依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料或在负极上被氧化，氧化剂电解质溶液中的阳离子在正极上被还原。2选择合适的材料。①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学3实例。以FeCuSO4====FeSO4Cu为例核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学【易错提醒】设计原电池的注意事项设计原电池时，如果给出的是具体的化学反应方程式，电解质溶液是确定的；如果给出的是离子反应方程式如Fe2Fe3====3Fe2，则电解质不是确定的具体物质，只要含有Fe3的盐溶液即可，如FeCl3溶液、Fe2SO43溶液等。核心突破2020年上学期长沙市第十一中学高一化学Cu2====n2Cu，该原电池正确的组成是选项正极负极电解质溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2【延伸探究】1若A项可以形成原电池，则该电池涉及的离子反应为___________________。2C项形成的原电池中，Cu2向________极移动。题组过关2020年上学期长沙市第十一中学高一化学1【解题指南】解答本题需注意以下3点：1原电池的负极发生氧化反应，元素化合价升高。2原电池的正极材料不参与反应，活泼性比负极差。3一般电解质溶液中的阳离子在正极发生还原反应。【解析】选C。将nCu2====n2Cu拆开两个半反应：氧化反应负极反应：n-2e-====n2。还原反应正极反应：Cu22e-====Cu。则电池的负极是n，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中应含Cu2。【延伸探究】1若A项可以形成原电池，则该电池涉及的离子反应为__________________________。提示：n2H====n2H2↑。A项中原电池是锌作负极，被腐蚀，正极生成氢气。2C项形成的原电池中，Cu2向________极移动。提示：正。该原电池中，阳离子向正极移动。题组过关2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是A①③②④ B①③④②C③④②① D③①②④3下列说法中正确的是A任何化学反应都能设计成原电池B原电池两极均发生还原反应C原电池中的阳离子向负极移动D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快题组过关2020